JP3383228B2 - Head mounted display device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ上に
表示された架空の物体像とオペレータが現実に視界に入
った像を重ね合わせて視ることのできるヘッドマウント
ディスプレイ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head mounted display device that allows an operator to superimpose an imaginary object image displayed on a display and an image actually entered by the operator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ゴーグルのように頭部に装着して、実際
に見ているものと架空の物体を同時に見ることができる
“ミックスド・リアリティ”（現実と架空の複合）を再
現するヘッドマウントディスプレイ装置（以下、ＨＭＤ
と称する）が実現されている。このＨＭＤの例を図面を
もって説明する。図２はＨＭＤの外観図で、図３は内部
構造の概略を示し、図４は、ＨＭＤを構成するシステム
のブロック図である。このＨＭＤ１は、窓部２，ＣＣＤ
カメラ部３、ハーフミラー４，画像出力部５を一体化し
たもので、図２のように装着すると、窓部２からは実際
に目の前にあるものが見える。また、ＣＣＤカメラ部３
からオペレータの視界にあるものの映像が画像データと
して取り込まれる。ＨＭＤ１は、さらに操作入力部６お
よび画像処理部７を備えており、ＣＣＤカメラ部３、操
作入力部６の出力は、画像処理部７に接続され、画像処
理部７の出力は、例えば小型液晶ディスプレイからなる
画像出力部５に接続されている。2. Description of the Related Art A head mount that attaches to the head like goggles and reproduces "mixed reality" (composite of reality and fictionality) that allows you to see what you are actually looking at and fictitious objects at the same time. Display device (hereinafter, HMD
Called) has been realized. An example of this HMD will be described with reference to the drawings. 2 is an external view of the HMD, FIG. 3 shows an outline of the internal structure, and FIG. 4 is a block diagram of a system constituting the HMD. This HMD1 has a window 2 and a CCD
The camera unit 3, the half mirror 4, and the image output unit 5 are integrated, and when mounted as shown in FIG. 2, the object in front of the eyes can be seen from the window unit 2. In addition, the CCD camera unit 3
From, the image of what is in the operator's view is captured as image data. The HMD 1 further includes an operation input unit 6 and an image processing unit 7. The outputs of the CCD camera unit 3 and the operation input unit 6 are connected to the image processing unit 7, and the output of the image processing unit 7 is, for example, a small liquid crystal. It is connected to the image output unit 5 including a display.
【０００３】オペレータは、現実に目の前にある物は、
窓部２を通して外部より入ってくる光Ａをハーフミラー
４を通して目で見ることができる。また、操作入力部６
には、架空の物の画像情報が記憶されており、指定され
た架空の物の像は、左右の画像出力部５に映し出され
る。その画像Ｂはハーフミラー４を反射して両目で観察
できるようになっている。この構成により、現実に存在
する物と架空の物を合成した像Ｃを両目で見ることがで
きる。また、左右の目で見える架空の画像に両眼視差を
もたせておくことにより、架空の画像を立体的に見せる
ことが可能である。What the operator actually sees is
Light A entering from the outside through the window 2 can be seen through the half mirror 4. In addition, the operation input unit 6
The image information of the imaginary object is stored in, and the image of the specified imaginary object is displayed on the left and right image output units 5. The image B is reflected by the half mirror 4 and can be observed by both eyes. With this configuration, it is possible to see with both eyes an image C that is a composite of an actual object and a fictional object. Further, by giving binocular parallax to a fictitious image that can be seen by the left and right eyes, it is possible to make the fictional image look three-dimensional.
【０００４】ここで、現実に机が目の前にあるとする。
机の上に何を置くかを操作入力部６より設定入力する
と、入力した架空の物があたかも現実の物と同時に存在
するように見える。例えば、実際にはない筆立てを、操
作入力部より入力し、画像出力部５の所定位置に表示す
るように指定すると、机の上に筆立てがあるように見
え、この状態で首を右に振ると（視線を右に振ると）現
実の机は視界の中で左の方に移動するが、これに伴って
架空の筆立ても、机の上の位置は元の位置を保ったまま
視界の中で左の方に移動するというものである。Here, it is assumed that the desk is actually in front of the eyes.
By setting and inputting what is placed on the desk from the operation input unit 6, it appears that the input fictitious object exists at the same time as the real object. For example, if a brush stand that does not actually exist is input from the operation input unit and designated to be displayed at a predetermined position on the image output unit 5, it looks as if the brush stand is on the desk, and in this state the neck is right. When you swing to (the line of sight to the right), the real desk moves to the left in the field of view, but with this, the position of the desk remains at the original position even when the fictitious brush is placed. It is to move to the left in the field of view.
【０００５】首を右に振ると（視線を右に振ると）、現
実の机は視界（窓）の中で左の方に移動するが、ＣＣＤ
カメラ部３で捕らえた画像も左の方に移動するため、こ
のＣＣＤカメラ部３からの映像を画像処理し、移動方
向，移動量を求め、架空の画像の移動方向，移動量を導
き出して、画面上の位置を補正すれば架空の画像（筆立
て）は机の元の位置に静止したままの状態を再現でき
る。When the head is swung to the right (the line of sight is swung to the right), the actual desk moves to the left in the field of view (window).
Since the image captured by the camera unit 3 also moves to the left, the image from the CCD camera unit 3 is image-processed, the moving direction and the moving amount are obtained, and the moving direction and the moving amount of the fictitious image are derived, If the position on the screen is corrected, the fictional image (brushstand) can be reproduced at the original position of the desk.
【０００６】以上のように、従来、実際に見えているも
のと架空の物を重ね合わせ同時に見ることができるシス
テムがあるが、実際に見えているものに視線入力により
位置を指定し、指定された領域の情報を処理するものは
なかった。[0006] As described above, conventionally, there is a system in which an actually visible object and a fictitious object can be superimposed and viewed at the same time. There was nothing to process the information in the area.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ミックスド
・リアリティが実現可能なＨＭＤにおいて、架空像とし
てアイコンのようなイメージ像を、現実の視界と重ね合
わせ、視線により、該アイコン像を移動させ、視界中の
所望の位置を指定できるようにしたものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention, in an HMD capable of realizing mixed reality, superimposes an image image such as an icon as a fictional image on the real field of view, and moves the icon image by the line of sight. The desired position in the field of view can be designated.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、窓部
を通して外部より入ってくるオペレータの現実の視界
に、画像出力部からの架空画像を重ね合わせ観察するこ
とができるヘッドマウントディスプレイ装置において、
オペレータの視界を撮像するＣＣＤカメラ部と、オペレ
ータの視線方向を検出する視線検出部と、架空画像をオ
ペレータの視線方向に応じて前記画像出力部のディスプ
レイ画面上移動表示させ、架空画像の位置により前記現
実の視界の任意の領域を指定するための操作入力部と、
ＣＣＤカメラ部で撮像された画像情報のうち前記操作入
力部により指定された領域の画像情報を処理する画像処
理部を備えるようにしたものである。According to the invention of claim 1, a window portion is provided.
In a head-mounted display device capable of superimposing and observing a fictitious image from the image output unit in the actual visual field of the operator coming in through the
A CCD camera unit for picking up the visual field of the operator, a visual line detecting unit for detecting the visual line direction of the operator, and a virtual image are moved and displayed on the display screen of the image output unit according to the visual line direction of the operator, wherein the position of the imaginary image current
An operation input section for specifying an arbitrary area of the real field of view ,
Of the image information taken by the CCD camera section, the operation input
The image processing unit for processing the image information of the area designated by the input unit is provided.
【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、画像処理部に、視線位置データを基に画像処理した
データを所望の形態に変換する手段を設けたものであ
る。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the image processing section is provided with means for converting the image-processed data based on the line-of-sight position data into a desired form.
【００１０】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、変換する手段に辞書機能を設けたものである。According to a third aspect of the invention, in the second aspect of the invention, the converting means is provided with a dictionary function.
【００１１】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、変換する手段にパソコンと通信できる機能を設けた
ものである。According to a fourth aspect of the invention, in the second aspect of the invention, the converting means is provided with a function capable of communicating with a personal computer.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の構成を、図１に示す。本
発明は、図４に示された従来例の構成と比較して、視線
検出部８を、さらに備えており、その出力が画像処理部
７に接続されている。視線検出部８は、オペレータが所
望の現実の視界中の対象に視線を動かすと、そのときの
オペレータの眼球運動等を検出し、視線の方向を検出す
るもので、例えば、赤外線を目に当てて、反射光の方向
を視線検出用のセンサ（ＣＣＤ）で検出するものが実用
化されており、それを採用すればよい。操作入力部６か
らの入力により、画像出力部５にアイコンのようなイメ
ージ像を表示させる。アイコンの画像出力部５のディス
プレイ画面上の表示位置は、視線検出部８により検出さ
れた視線位置となるようにする。オペレータの目には、
窓部から見える現実の視界に、アイコン像が重なって観
察される。視線を動かせば、アイコン像もそれに応じて
画面上を移動する。オペレータは視線を視界中の所望の
箇所にもっていき、操作入力部６からの指示で確定す
る。例えば、視線検出部８及び操作入力部６を利用し、
現実に目の前にある文章を観察し、その文章中にある領
域を指定する。これにより指定された領域中の文章或い
は単語を、ＣＣＤカメラ部３から入力された画像情報か
ら画像処理部７において判読し、任意の言語に翻訳し、
そのデータを画像出力部５にて表示する。この場合、表
示位置（例えば、視界の右上角，左下角等）も操作入力
部６により指定することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The structure of the present invention is shown in FIG. Compared with the configuration of the conventional example shown in FIG. 4, the present invention further includes a line-of-sight detection unit 8, the output of which is connected to the image processing unit 7. The line-of-sight detection unit 8 detects the eye movement of the operator at that time when the operator moves the line of sight to an object in the desired real field of view, and detects the direction of the line of sight. Thus, a sensor for detecting the direction of reflected light with a line-of-sight detection sensor (CCD) has been put into practical use, and it may be adopted. An image image such as an icon is displayed on the image output unit 5 by the input from the operation input unit 6. The display position of the icon on the display screen of the image output unit 5 is set to the line-of-sight position detected by the line-of-sight detection unit 8. In the eyes of the operator,
The icon image overlaps with the actual field of view seen through the window. If you move your line of sight, the icon image will move accordingly on the screen. The operator brings the line of sight to a desired position in the field of vision, and confirms it with an instruction from the operation input unit 6. For example, using the line-of-sight detection unit 8 and the operation input unit 6,
Observe the text in front of you and specify the area within the text. The sentence or word in the designated area is read by the image processing unit 7 from the image information input from the CCD camera unit 3 and translated into an arbitrary language.
The data is displayed on the image output unit 5. In this case, the display position (for example, the upper right corner and the lower left corner of the field of view) can also be designated by the operation input unit 6.
【００１３】なお、表示方法は、従来の小型液晶ディス
プレイを使用した方法の例を説明したが、表示はが画像
ではなく文字であり、単色の表示でも十分な場合、特願
平６−３１１５７７号にて本出願人より出願済みの“立
体画像合成装置及びその駆動方法”に記したようなＬＥ
Ｄアレイを光源とする表示方法でも良い。As the display method, an example of a method using a conventional small liquid crystal display has been described, but when the display is a character rather than an image and a monochrome display is sufficient, Japanese Patent Application No. 3-311577. The LE as described in "3D image synthesizer and its driving method" filed by the applicant
A display method using a D array as a light source may be used.
【００１４】また、前述の方法を用いて所定の領域を選
択し、ＣＣＤカメラ部３で撮像した画像情報のうち選択
された領域のものをパソコンに転送できるデータに変換
し、パソコンに転送することもできる。このデータは、
画像でも文字でもよい。これにより、雑誌，新聞，写真
等の任意の箇所の画像或いは文字をパソコンにデータと
して転送するハンディスキャナの機能と、所望の風景，
人物等の画像もパソコンに取り込むカメラ機能を併せ持
つことになる。Further, a predetermined area is selected by using the above-mentioned method, and the image information of the selected area in the image information picked up by the CCD camera section 3 is converted into data which can be transferred to a personal computer and transferred to the personal computer. You can also This data is
It can be an image or text. As a result, the function of a handy scanner that transfers images or characters of arbitrary places such as magazines, newspapers, photographs, etc. to a personal computer as data and the desired scenery,
It will also have a camera function to capture images of people etc. into a personal computer.
【００１５】[0015]
【発明の効果】ミックスド・リアリティを再現するＨＭ
Ｄにおいて、視線検出手段を備え、オペレータの視線の
動きにより窓部を通して外部より入ってくる現実の視界
中の所望の個所を選択指定することができ、視線を入力
手段として現実の視界中の画像情報を処理することがで
きる。[Effects of the Invention] HM that reproduces mixed reality
In D, provided with a visual axis detecting means, by the movement of the operator's line of sight can be selected at a desired location in the field of view of the actual incoming from the outside through a window portion, an image in the real field of view as an input means the line of sight Information can be processed.
【図１】 本発明のシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram of the present invention.
【図２】 ヘッドマウントディスプレイの外観図であ
る。FIG. 2 is an external view of a head mounted display.
【図３】 ヘッドマウントディスプレイの内部構成図で
ある。FIG. 3 is an internal configuration diagram of a head mounted display.
【図４】 従来のミックスド・リアリティシステムの構
成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional mixed reality system.
１…ＨＭＤ、２…窓部、３…ＣＣＤカメラ部、４…ハー
フミラー、５…画像出力部、６…操作入力部、７…画像
処理部、８…視線検出部。1 ... HMD, 2 ... Window part, 3 ... CCD camera part, 4 ... Half mirror, 5 ... Image output part, 6 ... Operation input part, 7 ... Image processing part, 8 ... Line-of-sight detection part.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 善平 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−20997（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−30380（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−282192（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/64 511 G06F 3/00 - 3/033 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Zenpei Tani, 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Sharp Corporation (56) References JP-A-10-20997 (JP, A) JP-A-8- 30380 (JP, A) JP-A-7-282192 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H04N 5/64 511 G06F 3/00-3/033
Claims (4)
ータの現実の視界に、画像出力部からの架空画像を重ね
合わせ観察することができるヘッドマウントディスプレ
イ装置において、オペレータの視界を撮像するＣＣＤカ
メラ部と、オペレータの視線方向を検出する視線検出部
と、架空画像をオペレータの視線方向に応じて前記画像
出力部のディスプレイ画面上移動表示させ、架空画像の
位置により前記現実の視界の任意の領域を指定するため
の操作入力部と、ＣＣＤカメラ部で撮像された画像情報
のうち前記操作入力部により指定された領域の画像情報
を処理する画像処理部を備えたことを特徴とするヘッド
マウントディスプレイ装置。1. A head-mounted display device capable of observing an imaginary image from an image output unit by superimposing it on the actual field of view of an operator entering from the outside through a window. a CCD camera unit for imaging a line of sight detecting section for detecting the viewing direction of the operator, the image in accordance with an imaginary image to the viewing direction of the operator
Is the display screen on the mobile display of the output unit, designated an operation input unit for designating an arbitrary area of the field of view of the real by the position of the imaginary image, by the operation input unit of the image information captured by the CCD camera unit A head mounted display device, comprising: an image processing unit that processes image information of a selected area.
タを基に画像処理したデータを所望の形態に変換する手
段を画像処理部に設けたことを特徴とするヘッドマウン
トディスプレイ装置。2. The head-mounted display device according to claim 1, wherein the image processing unit is provided with means for converting the image-processed data based on the line-of-sight position data into a desired form.
に辞書機能を設けたことを特徴とするヘッドマウントデ
ィスプレイ装置。3. The head mounted display device according to claim 2, wherein the converting means is provided with a dictionary function.
にパソコンと通信できる機能を設けたことを特徴とする
ヘッドマウントディスプレイ装置。4. The head mounted display device according to claim 2, wherein the converting means is provided with a function capable of communicating with a personal computer.
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| JP2000152125A (en) | 2000-05-30 |
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